一种高产沼气发酵装置和富硒沼气肥生产方法
【专利摘要】本发明涉及农村沼气应用和沼气肥料生产【技术领域】，针对目前农村沼气生产受季节限制的现状，冬季低温致沼气产量大大下降，沼气肥料使用不当致肥料利用率低的缺陷，提供了一种高产沼气发酵装置和富硒沼气肥生产方法，通过沼气池外围设置的圆环形保温池在冬季对沼气池进行加热保温提高低温季节沼气池的沼气产量，并通过向发酵沼液中添加硒、锌、铁等微量元素提高沼气产量，同时生产富硒沼液和沼泥。富硒沼液用作庄稼喷灌，富硒沼泥用于生产富硒有机肥。
【专利说明】一种高产沼气发酵装置和富砸沼气肥生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及农村沼气应用和沼气肥料生产【技术领域】，针对目前农村沼气生产受季节限制的现状，冬季低温致沼气产量大大下降，沼气肥料使用不当致肥料利用率低的缺陷，具体涉及一种高产沼气发酵装置和富硒沼气肥生产方法。
【背景技术】
[0002]沼气推广是我国解决农村能源问题和有机肥问题的最有效方法。然而，目前我国农村沼气技术仍旧存在很多瓶颈。其最重要的瓶颈之一就是:每到冬季，气温低下，沼气池发酵缓慢，产气量大大下降，甚至不足以维持正常的沼气使用，这使得很多农户不愿意建设沼气池，也是沼气难于推广的主要原因之一；此外，由于农村大量推广沼气，每年春夏秋三季产生大量的沼气液和沼泥，其充分利用也是沼气推广的重要配套工程。沼气池的四季稳定产气和沼液、沼泥的科学利用是沼气顺利推广和科学发展的基础。
【发明内容】
[0003]针对现有沼气生产中存在的冬季气温低下时沼气池发酵缓慢，产气量低的问题。
[0004]本发明的第一个目的在于提供了一种高产沼气发酵装置。
[0005]本发明的第二个目的在于提供了一种利用上述装置生产富硒沼气肥的方法。
[0006]本发明的发明构思在于:通过设置于沼气池外围的保温池在冬季对沼气池进行加热保温以提高冬季沼气池的沼气产量，并通过向发酵沼液中添加硒、锌、铁等微量元素以提高沼气产量，同时生产富硒沼液和沼泥。富硒沼液用作庄稼喷灌，富硒沼泥用于生产富硒有机肥。
[0007]为了实现第一个目的，本发明采用如下技术方案:
[0008]一种高产沼气发酵装置，包括沼气池，其特征在于:所述沼气池的一侧设有过滤池，过滤池与沼气池底部平齐，过滤池的内部尺寸为:1-2米长，0.5-1米宽，8-9米深，过滤池的顶部高出沼气池液面10-30厘米，沼气池的下方高于沼泥上表面的位置设有一直径为20-30厘米的圆形开口，所述圆形开口与过滤池的一侧相连通，所述圆形开口处设有沼气池开口阀门，用以控制沼气池的沼液进入过滤池；
[0009]所述过滤池内部纵向设有一滤板，滤板的边框无缝固定于过滤池内壁的纵向插槽内，滤板的孔径为0.5-5毫米，过滤池内壁上用于无缝固定滤板的纵向插槽有两条，用于更换滤板；
[0010]所述过滤池的另一侧底部开口并通过管道与一沉淀池的侧面开口相连通，所述沉淀池的侧面开口设置于沉淀池的三分之一高度处，所述过滤池通向沉淀池的连通管道上依次设置有阀门和第一高压泵，所述阀门用于控制过滤沼液的流通，所述第一高压泵起到泵送过滤沼液的作用。
[0011]所述沉淀池的液面上方设置有喷灌装置，喷灌装置包括有第二高压泵和喷灌接Π ；[0012]所述沼气池外围设置一圆环形的保温池，沼气池位于保温池的正中央，保温池的顶部位于沼气池的三分之二高度处，该保温池内壁与沼气池外壁之间的距离为1.5-3.0米，该保温池的底部内侧与沼气池的底部外壁之间的距离至少为2米，所述沼气池的侧壁材料为钢筋水泥铸造而成的厚度为3-10厘米的隔板，保温池与沼气池之间通过此隔板传递热量；在铸造设计上，该隔板中每隔I米宽度铸有一根作为隔板骨架的钢筋柱子加固沼气池，沼气池底部有3-6根起支撑作用的沼气池支柱；
[0013]所述保温池的侧面和底部结构均为由内墙和外墙组成的双层墙体，内墙和外墙之间为30-50厘米宽的间隙，该间隙里充满绝热材料(发泡塑料或其他绝热材料)，形成绝热保温层，作为隔热保温之用。
[0014]为了实现第二个目的，本发明采用如下技术方案:
[0015]一种利用上述装置生产富硒沼气肥的方法，其特征在于:
[0016]( I)在春季日最高气温稳定在20°C以上时,把腐熟的农家肥加入沼气池,在向沼气池注入清水时，向沼气池中添加水溶性硒盐、水溶性锌盐和水溶性铁盐至最终质量浓度为:水溶性硒盐10-20ppm、水溶性锌盐10-20ppm和水溶性铁盐20-40ppm，所添加的水溶性硒盐、水溶性锌盐和水溶性铁盐的质量比为1:1:2，然后按照常规沼气发酵技术处理。
[0017](2)在秋季日最高气温稳定下降到20_25°C时，将可发酵产热的有机质(农家肥或切碎的作物秸杆或其他)，用清水浸润过夜后浙干明水，然后转移到保温池内环绕沼气池堆积，堆积量不低于保温池2/3的空间(除留有人工走道外，尽量堆积)，密封保温池，任其自然发酵，约一个月左右保温池内农家肥或切碎的作物秸杆或其他可发酵产热的有机质发酵产生大量的热量，该热量在保温池内散发并对沼气池内的沼液进行加温；
[0018](3)在春季日最高气温稳定回升到20_25°C时，保温池内的农家肥或作物秸杆都基本腐熟，此时清出沼气池内的沼泥和沼液，再将保温池的腐熟的农家肥转移到沼气池按照Cl)的方法添加水溶性硒盐、水溶性锌盐和水溶性铁盐进行沼气发酵；
[0019]所述水溶性硒盐为亚硒酸钠或硒酸钠；
[0020]所述水溶性锌盐为硫酸锌、氯化锌或碳酸锌；
[0021 ] 所述水溶性铁盐为硫酸亚铁或氯化亚铁或氯化铁。
[0022]所述沼气池在换料前清理沼液时，沼液被过滤并储存在沉淀池，得到富硒沼液用于庄稼喷灌，在沼气池换料时清理出的沼气池底部的沼泥和沉淀池底部沉淀出的少量细沼泥可以分别脱水后粉碎，并与农用保水剂按照10/1~1/1的质量比混合做成颗粒状的富硒有机肥。
[0023]以上三点关于富硒沼气发酵的技术也可以根据不同地区及其用户的需要灵活应用，例如在整个冬季和气温较低的春季都可以使用保温池加热，在北方地区，可以在春、秋、冬三季均使用保温池加热，但是都不会偏离本发明的核心技术:(I)通过向保温池投入农家肥或者作物秸杆或者其他可发酵产热的有机质并使之在保温池内发酵产生热量，然后利用保温池对沼气池加热，以维持沼气池生产沼气所需的热量，从而保证沼气池正常产气；
(2)在沼气池进行沼气发酵前投入水溶性硒盐、水溶性锌盐和水溶性铁盐至最终质量浓度为:水溶性硒盐10-20ppm、水溶性锌盐10-20ppm和水溶性铁盐20-40ppm，所添加的水溶性硒盐、水溶性锌盐和水溶性铁盐的质量比优选为1:1:2，该三种水溶性盐及其质量比率也可以根据沼气发酵所使用的有机肥的种类不同而有所调整。[0024]本发明与现有沼气技术相比，具有以下优点和有益效果:
[0025]1、将锌铁硒无机元素添加到沼液中，提高了甲烷杆菌分解有机质的活力，与不添加砸锋铁盐相比，可提闻沼气的广量30%以上。
[0026]2、沼气池外围附加起加热保温作用的保温池，确保沼气池在冬季能够维持稳定的温度，从而在冬季维持沼气的稳定产量。
[0027]3、利用甲烷杆菌将无机硒转化成有机硒，得到了肥效持久的富硒沼液肥和沼泥肥，生产精细有机硒肥。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本发明的一种高产沼气发酵装置的剖面结构示意图；
[0029]图2为本发明的一种高产沼气发酵装置的平面结构示意图。
[0030]图1和图2的附图标记说明如下:1_沼气出口，2-沼气池拱顶，2-1-隔板，3_沼液，
4-沼泥，5-过滤池，6-滤板，7-保温池，7-1-绝热保温层，8-沉淀池，9-过滤沼液，10-第二高压泵，11-喷灌接口，12-阀门，12-1-第一高压泵，13-沼气池开口阀门，14-沼气池支柱，15-农家肥或切碎的作物秸杆或其他有机质，16-隔板骨架。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图对本发 明的装置和方法作进一步详细说明，不详之处见
【发明内容】
部分。
[0032]实施例1:
[0033]一种高产沼气发酵装置，包括沼气池，沼气池的一侧设有过滤池5，过滤池5与沼气池底部平齐，过滤池5的内部尺寸为:1.5米长，0.8米宽，8米深，过滤池5的顶部高出沼气池液面10-30厘米，沼气池的下方高于沼泥4上表面的位置设有一直径为25厘米的圆形开口，所述圆形开口与过滤池5的一侧相连通，所述沼气池的圆形开口处设有沼气池开口阀门13，用以控制沼气池的沼液进入过滤池5 ；
[0034]过滤池5内部纵向设有一塑料滤板6，滤板6正对着上述圆形开口，滤板6的边框无缝固定于过滤池5内壁的纵向插槽内，滤板6的孔径为3毫米，过滤池5内壁上用于无缝固定滤板6的纵向插槽有两条,用于更换滤板；
[0035]过滤池5的另一侧底部开口并通过管道与一沉淀池8的侧面开口相连通，所述沉淀池的侧面开口设置于沉淀池的三分之一高度处，过滤池5通向沉淀池8的连通管道上依次设置有阀门12和第一高压泵12-1，所述阀门12用于控制过滤沼液的流通，所述第一高压泵12-1起到泵送过滤沼液的作用。
[0036]所述沉淀池8的液面上方设置有喷灌装置，喷灌装置包括有第二高压泵10和喷灌接口 11 ;
[0037]本实施例以一个家庭使用的沼气量为例，所述沼气池是产生沼气的主池，其立体形状为改良的圆柱形，改良之处在于顶部为圆拱形，沼气出口 I设于顶部，所述沼气池的直径4米、高度11米；
[0038]所述沼气池外围设置一圆环形的保温池7，沼气池位于保温池7的正中央，保温池7的顶部位于沼气池的三分之二高度处，该保温池7内壁与沼气池外壁之间的距离为2米，保温池7的底部内侧与沼气池的底部外壁之间的距离为5米，所述沼气池的侧壁材料为钢筋水泥铸造而成的厚度为5厘米的隔板2-1，保温池7与沼气池之间通过此隔板2-1传递热量；在铸造设计上，该隔板2-1中每隔I米宽度铸有一根作为隔板骨架16的钢筋柱子加固沼气池，沼气池底部有4根起支撑作用的沼气池支柱14 ；
[0039] 所述保温池7的侧面和底部结构均为由内墙和外墙组成的双层墙体，侧面的内墙和外墙之间为40厘米宽的间隙，底部的内墙和外墙之间为30厘米宽的间隙，侧面和底部的间隙里均充满发泡塑料，形成绝热保温层7-1，作为隔热保温之用。
[0040]利用上述高产沼气发酵装置生产沼气和富硒沼气肥:
[0041]在秋季日最高气温稳定下降到20_25°C时，向保温池7内投入农家肥和切碎为2_3寸长的庄稼秸杆自然发酵，堆积量不低于保温池内2/3的空间，密封保温池7，保温池7内农家肥和庄稼秸杆发酵产生大量的热量，该热量用于对沼气池内的沼液3进行加温，春季日最高气温稳定回升到20-25°C时，清出沼气池内的沼泥和沼液，再将保温池的腐熟的农家肥和庄稼秸杆转移到沼气池中添加亚硒酸钠、氯化锌和硫酸亚铁到最终质量浓度为:亚硒酸钠15ppm、氯化锌15ppm和硫酸亚铁30ppm进行沼气发酵,可大大提高沼气池产气量(与不添加硒锌铁盐相比，沼气产量至少提高30%。)，而且沉淀池的富硒沼液可用于庄稼喷灌，沼气池和沉淀池底部的沼泥干燥后与农用保水剂混合可做成颗粒状的富硒有机肥。
[0042]实施例2:
[0043]本应用实施例是实施例1的进一步实践，实践地点湖北省恩施市屯堡乡，时间是2010年，沼气池为100m3，沼气池沼液容积为70m3，沼气池顶部拱形空间30m3为容纳沼气的空间。在夏季按照常规沼气发酵方法向沼气池加入农家肥，加水到固定水位(低于过滤池5的顶部10-30厘米)，沼气池发酵液体积为70m3，再向沼液中加入350克亚硒酸钠、350克氯化锌和700克硫酸亚铁。需要用沼液灌溉庄稼时，打开沼气池开口阀门13和阀门12，沼气池的沼液3被过滤到沉淀池8内，该沼液富含有机硒，由第二高压泵将富硒沼液泵送到田间对庄稼进行喷灌；当沼气产气量下降到不足以维持使用时，需要清理沼气池，泵出沼液，收集沼气池和沉淀池内的沼泥4，沼泥4富含有机硒，将收集的沼泥干燥，粉碎，与农用保水剂按照8:1的质量比混合，制作成富硒颗粒有机肥，用于蔬菜、花卉、果树等植物的精细栽培。
[0044]在秋季日最高气温稳定下降到20_25°C时，沼气池产气量开始下降，此时将农家肥和秋收的庄稼秸杆切碎，喷洒少量清水湿润秸杆过夜，浙干(以不流出明水为准)，然后转入到保温池7内堆积，保持堆肥紧紧围住沼气池外壁，堆积量不低于保温池内2/3的空间，并密封保温池，农家肥和庄稼秸杆在保温池中自然发酵，产生大量的热量，该热量对沼气池进行加热，使得沼气池仍旧维持夏季产气量，到了春季日最高气温回升到20°C以上时，清理出保温池7内已经发酵腐熟的有机质并投入沼气池内作为沼气发酵的原料。
[0045]本说明书中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属【技术领域】的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
【权利要求】
1.一种高产沼气发酵装置，包括沼气池，其特征在于:所述沼气池的一侧设有过滤池，过滤池与沼气池底部平齐，过滤池的顶部高出沼气池液面10-30厘米，沼气池的下方高于沼泥上表面的位置设有一直径为20-30厘米的圆形开口，所述圆形开口与过滤池的一侧相连通，所述圆形开口处设有沼气池开口阀门； 所述过滤池内部纵向设有一滤板，滤板的孔径为0.5-5毫米； 所述过滤池的另一侧底部开口并通过管道与一沉淀池的侧面开口相连通，所述过滤池通向沉淀池的连通管道上依次设置有阀门和第一高压泵； 所述沉淀池的液面上方设置有喷灌装置，喷灌装置包括有第二高压泵和喷灌接口 ； 所述沼气池外围设置一圆环形的保温池，沼气池位于保温池的正中央，所述保温池的侧面和底部结构均为由内墙和外墙组成的双层墙体，内墙和外墙之间为30-50厘米宽的间隙，所述间隙里充满绝热材料。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述保温池的顶部位于沼气池的三分之二高度处，所述保温池内壁与沼气池外壁之间的距离为1.5-3.0米，所述保温池的底部内侧与沼气池的底部外壁之间的距离至少为2米。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于:所述沼气池的侧壁材料为钢筋水泥铸造而成的厚度为3-10厘米的 隔板，所述隔板中每隔I米宽度铸有一根作为隔板骨架的钢筋柱子加固沼气池，沼气池底部有3-6根起支撑作用的沼气池支柱。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于:所述绝热材料为发泡塑料。
5.一种利用权利要求1-4种任一所述的装置生产富硒沼气肥的方法，其特征在于: (1)在春季日最高气温稳定在20°C以上时，把腐熟的农家肥加入沼气池，在向沼气池注入清水时，向沼气池中添加水溶性硒盐、水溶性锌盐和水溶性铁盐至最终质量浓度为:水溶性硒盐10-20ppm、水溶性锌盐10-20ppm和水溶性铁盐20-40 ppm，所添加的水溶性硒盐、水溶性锌盐和水溶性铁盐的质量比为1: 1:2，然后按照常规沼气发酵技术处理； (2)在秋季日最高气温稳定下降到20-25°C时，将可发酵产热的有机质，用清水浸润过夜后浙干明水，然后转移到保温池内环绕沼气池堆积，堆积量不低于保温池2/3的空间，密封保温池，任其自然发酵； (3)在春季日最高气温稳定回升到20-25°C时，清出沼气池内的沼泥和沼液，再将保温池的腐熟的农家肥转移到沼气池按照(I)的方法添加水溶性硒盐、水溶性锌盐和水溶性铁盐进行沼气发酵； 所述水溶性硒盐为亚硒酸钠或硒酸钠； 所述水溶性锌盐为硫酸锌、氯化锌或碳酸锌； 所述水溶性铁盐为硫酸亚铁或氯化亚铁或氯化铁； 所述沼气池在换料前清理沼液时，沼液被过滤并储存在沉淀池，得到富硒沼液用于庄稼喷灌，在沼气池换料时清理出的沼气池底部的沼泥和沉淀池底部沉淀出的少量细沼泥可以分别脱水后粉碎，并与农用保水剂按照10/1~1/1的质量比混合做成颗粒状的富硒有机肥。
【文档编号】C12M1/107GK103525693SQ201310526321
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月30日 优先权日:2013年10月30日
【发明者】郑小江, 董静洲, 张喜, 黄佳绪, 张红兵 申请人:湖北仙芝堂生物科技有限公司